NETTOYAGE DES ERREURS
INTRODUCTION
Les assembleurs interrogés signalent que le nettoyage des assemblages de circuits mal imprimés est une lacune de production qui n'a pas été correctement traitée. Traditionnellement, l'industrie a utilisé des agents de nettoyage et des équipements de pochoir pour répondre à ce besoin de retouche. L'un des avantages du nettoyage des assemblages mal imprimés avec le processus de nettoyage au pochoir est la capacité de collecter et de filtrer la pâte à souder humide. Le principal inconvénient du nettoyage des erreurs d'impression dans les processus de nettoyage des pochoirs est l'incapacité d'éliminer les résidus de flux de refusion côté B à la fois de la surface et sous les composants de terminaison inférieurs.
RETRAIT/NETTOYAGE DES ASSEMBLAGES MAL IMPRIMÉS
L'impression au pochoir est un processus hautement automatisé. Lors de la configuration de la machine, un petit groupe de planches est mal imprimé. Lors de l'impression au pochoir de production, les cartes de circuits imprimés sont périodiquement mal imprimées en raison d'ouvertures bouchées, d'un pochoir désaligné, de changements de rhéologie de la pâte à souder et d'autres problèmes. Les erreurs d'impression au pochoir sont définies comme côté A (impression initiale non alignée sans composants précédemment placés) et côté B (le côté A a été imprimé avec succès et les composants placés et soudés. Le processus ultérieur d'impression du côté B entraîne la soudure la pâte n'est pas alignée, ce qui entraîne une erreur d'impression du côté B).
Les erreurs d'impression sur les cartes de circuits imprimés sont un problème coûteux sans méthodologie de retouche facile. Les processus de nettoyage de production ne sont normalement pas utilisés pour nettoyer les assemblages d'erreurs d'impression. Problèmes de qualité potentiels tels que :
- Les boules de soudure s'accumulent dans le réservoir de lavage et sont transférées sur l'assemblage
- Les billes de soudure migrent dans les flux de rinçage, ce qui entraîne des déchets dangereux de métaux dans les réservoirs de lavage et de rinçage
Ces complexités compromettent potentiellement les normes de répétabilité et de fiabilité. En raison de ces problèmes complexes, la plupart des ateliers d'assemblage n'autorisent pas le nettoyage des erreurs d'impression dans le cadre de leur processus de nettoyage de production.
Les assembleurs répondent généralement au besoin de nettoyage des erreurs d'impression soit en essuyant à la main le côté mal imprimé de la carte de circuit imprimé et/ou en nettoyant l'erreur d'impression dans une machine de nettoyage de stencil. Les deux méthodes créent un potentiel de problèmes de qualité. Tout d'abord, lors de l'essuyage de la pâte à souder du côté mal imprimé de la carte, la pâte à souder peut être piégée dans les canaux définis du masque de soudure, les trous traversants et d'autres géométries de carte (Figure 1). De nombreux problèmes de qualité peuvent résulter d'un manque de contrôle et de définition.
Figure 1 : Billes de soudure coincées dans des canaux et des trous d'interconnexion sans masque de soudure
Deuxièmement, les machines de nettoyage de pochoirs sont conçues pour éliminer la pâte à souder humide des pochoirs. La plupart des processus de nettoyage de pochoir ne rincent pas le pochoir avec de l'eau. Pour ceux qui utilisent un rinçage à l'eau, l'eau est réutilisée car des traces de métaux dans l'eau empêchent l'évacuation vers des stations d'épuration locales. Le nettoyage d'une planche de production dans une machine conçue pour nettoyer les stencils ne respecte pas les normes de propreté ionique requises pour un assemblage de production. De plus, sur les erreurs d'impression du côté B, l'agent de nettoyage du pochoir n'est généralement pas suffisant pour nettoyer les résidus de flux refusionnés sur le côté A du carton. Dans la plupart des cas, l'agent de nettoyage de pochoir élimine partiellement le résidu de flux sans nettoyage refondu, ce qui entraîne un résidu blanc et un assemblage ioniquement sale.
OPTIONS DE FILTRATION
Le nettoyage de la carte de circuit imprimé mal imprimée dans le cadre d'un processus de nettoyage de production d'assemblages électroniques a le potentiel de nettoyer la pâte à souder humide et les résidus de flux refusionnés, ainsi que d'atteindre les objectifs de qualité et de rendement. Le problème avec le nettoyage d'une carte de circuit imprimé mal imprimée dans un processus de nettoyage de production est les dépôts de sphères de soudure collectées dans le réservoir de lavage. Les sphères de soudure libres à l'intérieur du réservoir de lavage peuvent être récupérées par l'entrée de la pompe et pulvérisées sur les ensembles de production. Il est également possible que les sphères de soudure soient entraînées dans les sections de rinçage. Des problèmes de qualité et de traitement des déchets résultent de cette pratique.
Pour résoudre les problèmes de qualité et de traitement de l'eau, des systèmes de méthode de collecte et de filtration sont nécessaires pour piéger et filtrer les sphères de soudure. Les systèmes de filtration conçus pour contenir les sphères de soudure et les capturer empêchent la pulvérisation de billes de soudure à travers la pompe et les collecteurs de pulvérisation. Les systèmes mécaniques et de filtration résolvent les problèmes de redéposition des billes de soudure sur les assemblages de production et le potentiel de contamination des flux de rinçage. Les avantages de qualité primordiaux de l'utilisation d'un équipement de nettoyage de production, qui est conçu pour retirer de manière répétée toutes les sphères de soudure de l'assemblage, éliminer les résidus de flux refusionnés et rendre une carte de circuit imprimé ioniquement propre, fournissent un produit reproductible et répétable.
OPTIONS D'ÉQUIPEMENT
Équipement de nettoyage en ligne
Deux types de machines de production aqueuse sont utilisées pour nettoyer les assemblages électroniques, en ligne et par lots. Pour la machine en ligne, la section de prélavage de la machine de nettoyage est conçue pour mouiller, élever la carte de circuit imprimé à la température de lavage et adoucir les résidus de flux refusionnés des assemblages de circuits de production. Une option pour contenir les billes de soudure est d'équiper la section de prélavage de déflecteurs qui contiennent la pâte à souder brute lorsqu'elle est déplacée de l'assemblage du circuit. Les déflecteurs se ferment dans les collecteurs de pulvérisation de prélavage à l'aide de deux plateaux et plaques pour empêcher les sphères de soudure de s'échapper du boîtier de la section de prélavage. Lorsque les cartes entrent dans la section de prélavage, les billes de soudure déplacées et le liquide de lavage s'écoulent dans les bacs de récupération. En captant et en contenant le liquide de prélavage, la majorité des billes de soudure peut être canalisée dans une série de boîtes à vannes. Cette caractéristique de conception importante contient la majeure partie des billes de soudure avec une quantité minimale s'échappant vers le réservoir de lavage.
Une série de Sluice Boxes peut être conçue pour capturer les lourdes sphères de soudure brutes similaires aux techniques utilisées dans l'extraction de métaux précieux à partir de cours d'eau (Figure 5). Trois boîtes à vannes séparées capturent la majorité de la pâte à braser. Chaque caisson est équipé d'un treillis métallique. Le poids des billes de soudure tombe à travers le treillis métallique et s'accumule dans les plateaux de la boîte à vannes. La première boîte à vide capture la majorité des sphères de soudure avec les deux boîtes à vide restantes utilisées pour collecter les sphères de soudure résiduelles.
Figure 3 : Boîtes de collecte Sluice Box fournies par Speedline Technologies
Les billes de soudure qui ne sont pas collectées dans les boîtes à vannes s'écouleront dans le réservoir de liquide de lavage. Pour éviter que ces billes de soudure parasites ne soient projetées sur les circuits imprimés, trois crépines d'admission de la pompe empêchent les grosses sphères de pénétrer dans la pompe (Figure 6). Les plus petites sphères de soudure qui traversent les crépines seront capturées dans un filtre à manches à partir du liquide de lavage pompé à travers la sortie de la pompe.
Figure 4 : Crépines dans l'entrée d'aspiration du réservoir de lavage avec l'aimable autorisation de Speedline Technologies
Après les crépines d'aspiration, la solution de lavage est pompée à travers un système de filtration conçu pour collecter toutes les sphères de soudure restantes avant d'atteindre les collecteurs de pulvérisation. La sortie de lavage pénètre dans le côté supérieur de la cartouche de filtration, sort du côté propre du filtre, puis se dirige vers les jets de pulvérisation.
Figure 7 : Cartouche de filtration
À l'intérieur de la cartouche, il y a des barres internes qui empêchent le filtre à manches d'arriver à côté du côté de sortie du boîtier du filtre. Cette caractéristique de conception empêche le reflux ou la résistance lorsque le liquide est pompé à travers la cartouche filtrante. La cartouche filtrante à sac 10/5 (dix microns à l'intérieur et 5 microns à l'extérieur de la cartouche filtrante) offre une double redondance pour empêcher les billes de soudure de s'échapper du filtre (Figure 9). Le côté 10 microns capture les particules lourdes et le côté fin 5 microns du filtre garantit qu'aucune sphère de soudure n'est pulvérisée sur les cartes de circuit. La conception de la filtration élimine les billes de soudure aussi petites que la pâte à souder de type 5 tout en empêchant les billes de soudure d'atteindre les collecteurs. Les chutes de pression sont minimes car la pâte à souder est capturée dans le filtre à manches. Si la pression chute, la machine est équipée d'une interface définie par l'utilisateur, qui envoie une alarme à l'opérateur. La conception est telle que des milliers de cartons mal imprimés pourraient être nettoyés avant d'avoir un impact sur l'intégrité du bain, la pression et les performances de nettoyage.
Équipement de nettoyage par lots
L'une des principales différences entre les machines de nettoyage par lots et un nettoyeur de type en ligne est la possibilité de programmer le type de cycle de lavage, la séquence et les durées de cycle dans le processus de nettoyage. Il est donc essentiel que la capacité de piéger et de collecter efficacement la pâte à braser humide soit intégrée dans les cycles de lavage du nettoyeur par lots.
L'objectif de conception est de fournir à l'assembleur de cartes la flexibilité de défluxer leurs cycles de production normaux (côté A/B), de défluxer une face A avec une mauvaise impression sur la face B, de nettoyer une mauvaise impression sur la face A/B, ainsi que la possibilité de rincer et de sécher complètement le produit dans le même type de lot de nettoyant.
Semblable à la conception du système de nettoyage en ligne, le même fabricant d'équipement a utilisé l'approche de filtration en plusieurs étapes pour collecter efficacement les sphères de soudure et empêcher les sphères d'être pulvérisées sur l'assemblage de la carte. Un cycle de type prélavage dans le processus de nettoyage par lots humidifiera, élèvera la carte de circuit imprimé à la température de lavage et ramollira les résidus de flux refusionnés des assemblages du circuit de production. La composition de flux avec la pâte à braser brute est plus facile à éliminer que la pâte refondue. Un filtre interne de type sac est utilisé pour capturer la pâte à souder brute qui est retirée pendant le cycle de lavage par inondation . L'objectif principal du filtre à sac interne est de minimiser la quantité de pâte à souder qui serait drainée dans le réservoir de liquide de lavage.
Figure 8 : Filtre à manches dans le réservoir de lavage
Les sphères de soudure qui ne sont pas collectées dans le filtre à manches s'accumuleront dans le réservoir de liquide de lavage. Pour empêcher les grosses particules de pénétrer dans les pompes de lavage, deux crépines d'admission sont situées dans le réservoir de lavage.
Figure 9 : Crépines d'admission de lot
Après les crépines d'aspiration, la solution de lavage est pompée à travers un système de filtration conçu pour capturer les plus petites sphères de soudure avant d'être pulvérisée à travers le système de distribution de liquide de lavage. Le système de filtration est conçu pour capturer la pâte à souder aussi bas que la pâte de type 5 (Figure 10).
Figure 10 : Conception de la filtration par lots
RÉSUMÉ
Le nettoyage des erreurs d'impression des faces A et B est un problème complexe pour les assembleurs. L'utilisation d'un nettoyant pour pochoirs pour nettoyer les erreurs d'impression présente de nombreux défauts. Deux problèmes clés sont l'incapacité d'éliminer les résidus de flux refusionnés avec des agents de nettoyage pour pochoirs et un mauvais rinçage. Néanmoins, la plupart des maisons d'assemblage n'autorisent pas le nettoyage des erreurs d'impression dans les machines de nettoyage de production en raison du risque de contamination des cartes de produits avec des billes de soudure errantes et en raison des problèmes de contamination des eaux usées par les métaux.
Les systèmes de collecte et de filtration conçus dans les équipements de nettoyage de production en ligne et par lots capturent et empêchent en toute sécurité les sphères de soudure d'être pulvérisées sur les assemblages de production. De plus, les systèmes de confinement et de filtration empêchent la pâte à souder brute de pénétrer dans les flux d'eau de rinçage.
L'utilisation d'une machine de nettoyage de production offre de nombreux avantages à l'assembleur.
Essuyer la pâte à braser humide des assemblages de production est une mauvaise pratique. Lors de l'essuyage de la pâte à souder humide, les sphères de soudure peuvent être calées dans des creux, des vias et d'autres décalages sans masque de soudure. Lorsque ces billes de soudure se coincent, des niveaux élevés de pulvérisations sous tension peuvent ne pas être suffisants pour déplacer une bille de soudure coincée.